圆型料场及堆取料设备.doc

圆形料场及堆取料设备圆形料场及堆取料设备 CHEC 中国华电工程 集团 有限公司 中国电力规划设计协会机务专委会中国电力规划设计协会机务专委会 20062006 年运煤专业技术交流会资料年运煤专业技术交流会资料 圆形料场及堆取料设备圆形料场及堆取料设备 编写 黄亚夫 校对 任改运 批准 刘伯宽 CHEC 中国华电工程 集团 有限公司物料输送部 2006 11 13 目目 录录 1 1 1 概述概述 2 1 11 1产品用途及发展历史产品用途及发展历史 2 1 21 2产品分类产品分类 2 1 31 3产品的结构及特点产品的结构及特点 2 2 2 圆形料场及其堆取设备介绍圆形料场及其堆取设备介绍 2 2 12 1圆形料场堆取料机圆形料场堆取料机 2 2 1 12 1 1中心立柱中心立柱 3 2 1 22 1 2悬臂式堆料机悬臂式堆料机 3 2 1 32 1 3刮板式取料机刮板式取料机 3 2 1 42 1 4液压系统液压系统 4 2 1 52 1 5润滑系统润滑系统 4 2 1 62 1 6洒水除尘系统洒水除尘系统 4 2 1 72 1 7消防系统消防系统 4 2 1 92 1 9电气系统电气系统 4 2 22 2圆形料场土建结构圆形料场土建结构 4 2 32 3圆形料场其它相关辅助设施圆形料场其它相关辅助设施 5 2 42 4圆形料场堆取料机运行原理圆形料场堆取料机运行原理 5 2 4 1基本运行原理基本运行原理 5 2 4 2运行模式运行模式 6 3 3 圆形料场参数的确定圆形料场参数的确定 6 3 13 1料场直径 储量及挡墙高度匹配料场直径 储量及挡墙高度匹配 6 3 23 2圆形料场的储量计算圆形料场的储量计算 6 3 33 3设备出力设备出力 7 3 43 4圆形料场堆取料机主要技术参数圆形料场堆取料机主要技术参数 7 4 4 主要业绩主要业绩 7 1 1 概述概述 2 图 1 1 圆形料场 1 11 1 产品用途及发展历史产品用途及发展历史 上个世纪 70 年代在西欧开发了圆形料场堆取工 艺及相关设备 图 1 1 80 年代得到了成熟发展 到了 21 世纪 随着现代科技的突飞猛进 特别是计 算机技术的飞速发展 使得圆形料场技术日趋完善 目前在国际上 新型的大型全封闭圆形料场及其 设备 以技术先进 程控水平高 环保性能突出 已 被广泛应用于电力 建材 化工 矿山 码头 煤炭 粮食等行业物料存储 输送系统 它的安全性和可靠 性已经过众多的运行业绩证明 由于国内对环保意识和环保要求的也日益提高 圆形料场及其设备已得到人们广泛重视 中国华电工程 集团 有限公司在最近几年通过 与德国克虏伯 KRUPP 公司 SCHADE 公司 奥地利 奥钢联 VOEST ALPINE 公司等国际上著名的大型公 司合作 引进 消化 吸收国外先进技术 使公司发 展成为国内实力雄厚 技术发展保持与国外同步的跨 地区 跨行业的全国大型企业集团 1 21 2 产品分类产品分类 圆形料场设备主要根据料场直径划分 一般常用 直径为 60 120 米 圆形料场堆取料机产品分类由刮 板取料机的结构形式划分 主要有三种 悬臂式 门 架式和桥式 如图 1 2 图 1 3 图 1 4 图 1 2 悬臂式刮板式取料机 图 1 3 门架式刮板式取料机 图 1 4 桥式刮板式取料机 1 31 3 产品的结构及特点产品的结构及特点 与常规的条形储料场及设备相比较 圆形料场的 优势特点如下 圆形料场环保性能突出 较好地解决了储 料场对其周围环境的污染问题 圆形料场技术先进 程控水平高 整个料 场全部采用 PLC 程序化控制 有机上就近控制和集中 控制室远程控制的方式 在料场内的四周设有摄像头 并在程控室设有监视器 便于运行人员在程控室内对 料场进行监视和操作 圆形料场的高自动化操作 大 大提高了整个输煤系统的生产效率和可靠性 提高大 型储料场自动化水平 圆形料场的建设占地面积小 场地利用率 高 土石方量比长形料场降低很多 尤其是对需要开 山填海的工程 土建优势更加明显 避免恶劣天气对储煤厂安全运行的影响 一 般料场刮风下雨对物料影响很大 从而进一步影响物 料输送系统 而全封闭结构的圆形料场对物料有很大 的保护作用 2 2 圆形料场及其堆取设备介绍圆形料场及其堆取设备介绍 圆形料场主要由圆形料场堆取料机 球冠状 或 半球状 钢结构网架 土建结构及其它相关辅助设施 构成 如图 2 1 2 12 1圆形料场堆取料机圆形料场堆取料机 圆形料场堆取料机主要由中心立柱及下部圆锥料 斗 悬臂式堆料机 刮板式取料机 振动给料机和电 3 气系统等部件构成 如图 2 1 图 2 1 圆形料场堆取料机 2 1 12 1 1中心立柱中心立柱 堆取料机的中心立柱位于圆型料场的中心 为堆 取料机的重要钢结构件 既承受着各主要部件及输入 栈桥的载荷 又是各部件的安装中心 故其制造和安 装工艺要求非常严格 结构如图 2 2 图 2 2 中心柱 2 1 22 1 2悬臂式堆料机悬臂式堆料机 悬臂式堆料机主要结构型式有两种 悬臂固定式 和俯仰式 如图 2 3 图 2 3 悬臂堆料机 两种结构型式比较 固定式结构简单 成本底 但物料落差较大 粉尘飞扬较严重 俯仰式可有效降 低粉尘飞扬 同时能适当降低中心柱高度 降低造价 但结构相对复杂 故障点相对增多 维修成本相对较 大 2 1 32 1 3刮板式取料机刮板式取料机 刮板式取料机结构型式如图 1 4 分为 悬臂式 门架式和桥式 如图 1 2 图 1 3 图 1 4 图 2 4 刮板取料机 刮板式取料机均位于中心立柱的下部 料场地面 上 并以中心立柱为中心 360 回转 刮板式取料机 的主钢结构采用桁架式 圆筒式或箱型梁结构 上面 布置两条耐磨导轨来支撑链条 刮板通过螺栓与链条 联结 每两节链条联结一组刮板 通过驱动链轮作循 环运动 将物料刮入中心立柱下部圆锥形料斗内 悬臂式刮板取料机一端为刮板式取料机 另一端 为配重箱 取料机的俯仰通过设在中心立柱附近的卷 筒带动钢丝绳来实现的 取料机与中心立柱采用滚子 轴承连接 通过回转驱动装置使堆料机实现 360 回 转 门架式刮板取料机是将刮板式取料机设在一门形 构架上 取料机的俯仰方式与悬臂取料机相同 门架 一端与中心立柱亦采用滚子轴承连接 另一端支撑在 料场挡料墙上部的圆形轨道上 取料机的回转通过圆 形轨道上的台车驱动来完成 桥式刮板取料机于上述两种不同 是将刮板吊挂 在桥架下 没有俯仰 采用低位取料 取料时靠料爬 往复运动使物料沿料堆断面均匀下滑给刮板机供料 三种结构型式取料机比较 1 门架式取料机结构型式合理 门架的大部分 重量由挡料墙承受 使得中心柱受力状态明显改善 运行更平稳 而悬臂式取料机的负荷全部传递给中心 柱 对中心柱的要求较高 设计 制造难度大 稳定 性较差 中心立柱下部承载较大 增加土建费用 2 门架式取料机结构紧凑 不需要设计平衡 配重 堆料机下面设备占用空间少 堆 取料机之间 交叉关系少 而悬臂式取料机设有尺寸较大的配重机 构 还需避免配重机构与料堆及堆料机间的相互干涉 3 门架式取料机需在挡料墙上增设圆形轨道 并需设置人员检修通道 需适当加宽挡料墙上部宽度 和钢结构网架屋盖的直径 增加土建费用 悬臂式取 4 料机及其配重载荷全部集中作用于中心柱下部基础 使中心柱基础土建费用加大 4 门架式取料机回转驱动在圆形轨道的行走车轮 上 采用两台普通的三合一 电动机 减速器 制动 器三合一 型式 同时回转轴承只承受部分载荷 回 转轴承型号适当缩小 且不带外齿圈 降低设备成本 造价 悬臂式取料机的回转通过几台立式行星减速器 需进口 输出轴上的小齿轮与回转轴承的外齿圈啮 合来实现的 设备成本造价较高 5 桥式刮板取料机与门架式受力情况基本相似 桥式结构受力更加合理 因为是低位取料 其混匀效 果好 维修便利 由于没有挡墙 土建费用低 缺点 是场地利用率低 相同直径的料场储量远远小于其余 两种 综合比较 门架式结构型式取料机成本较低 且 运行平稳 检修 维护方便 门架式结构型式适用于 大出力 大直径料场取料机 悬臂式和桥式结构适用 小出力 小直径料场取料机 2 1 42 1 4液压系统液压系统 俯仰控制液压系统由主泵 电机组 风冷却器 控制阀组 油缸 油箱组件 液压辅件和液压管路等 组成 在俯仰油缸的管路上 装有管道破裂安全阀和 安全阀组 张紧油缸控制液压系统由泵 电机组 控制阀组 蓄能器 油缸 油箱组件 液压辅件和液压管路等组 成 张紧油缸的张紧力可由相应的减压阀进行调节 2 1 52 1 5润滑系统润滑系统 堆取料机干油集中润滑系统由堆料机构 取料机 构 刮板输送链轮机构和开式齿轮机构 4 部分组成 堆料机构润滑部位 上下回转大轴承 油缸铰点 堆料臂铰点 滚筒轴承 取料机构润滑部位 下部回转大轴承 取料臂变 幅滑轮组 行走机构等 润滑方式 自动双线 递进式混联集中润滑系统 控制采用 PLC 控制 刮板输送链轮滴油润滑系统由油箱 液位开关 电磁开关 滴油调节阀和管路附件 主要实现两侧刮 板输送链油润滑 润滑方式 自动滴油润滑 滴油量可调 控制采 用 PLC 控制 2 1 62 1 6洒水除尘系统洒水除尘系统 堆取料机上的洒水除尘系统由加压泵 管道 过 滤器 手动阀 电动阀 止回阀 自动泄水阀 压力 表 流量计 水位表和洒水喷嘴组构成 喷嘴组的位 置和作用如下 1 臂堆料胶带机头部料斗下口外侧周围 喷嘴 组喷水形成伞状水幕 将堆料产生的粉尘控制在水幕 内 2 悬臂堆料胶带机的受料密闭导料槽内 喷嘴 组洒水将粉尘控制在密闭导料槽内 3 中心立柱下部的圆锥形料斗内 喷嘴组洒水 将粉尘控制在密闭料斗内 2 1 72 1 7消防系统消防系统 圆形料场的消防是立足于 以防为主 防消结合 的方针 原煤的输配按 先进先出 的原则运行 按 煤的自燃周期及时更新 另外为了压制煤炭自燃 圆形料场设置有消防系 统 消防系统由设于中心立柱平台上的三支消防炮和 设于周围挡墙上的 9 支消防炮组成 这些消防炮是人 工操作可回转式的 可覆盖圆形料场全范围 2 1 82 1 8振动给料机振动给料机 振动给料机位于料场中心的圆锥形料斗下口以及 事故料斗的下部 其主要部件有 给料槽 振动器 振动器鞍座 弹簧组件等 另外还有衬板 护罩 进 出料支路 密封部件以及物料流调节板等辅助部件 在事故料斗的振动给料机入料口上还设有手动闸门 2 1 92 1 9电气系统电气系统 在圆形料场附近设有电气配电室 动力和控制电 缆通过地下输送物料隧道经取料机中心立柱底部进入 中心立柱内 再通过滑环或拖令接至各设备 堆取料 机与输物料程控室也有控制电缆相连 实现程控室远 端控制 在料场内的四周和堆取料机上都设有摄像头 并在程控室设有监视器 便于运行人员在程控室内对 料场进行监视和操作 控制普遍采用 PLC 运行方式以全自动 半自动 为主 人工操作为辅 可实现全自动无人操作 2 22 2圆形料场土建结构圆形料场土建结构 圆形料场土建结构是由钢结构网架和环形筋板式 钢筋混凝土挡料墙及其基础组成 网架屋盖采用彩色 压型钢板 局部设有阳光板采光带 如图 2 5 图 2 6 5 图 2 5 钢结构网架屋盖 图 2 6 环形筋板式钢筋混凝土挡料墙 2 32 3圆形料场其它相关辅助设施圆形料场其它相关辅助设施 圆形料场挡料墙靠地面处设有一个电动卷帘门 设备检修和推料机通道 在地下胶带机隧道的中 部设有料斗及振动给料机 作为紧急情况时的排料口 料场配备推料机作为紧急排料设备 如图 2 7 图 2 8 图 2 7 电动卷帘门 图 2 8 紧急情况排料口 在料场的圆形挡料墙及堆取料机中心柱上均设有 消防水枪等消防设施和人行通道 如图 2 9 圆形料场采用自然通风方式 排风口设在网架的 顶部中央 进风口为网架根部与环形挡墙之间的环形 口 如图 2 5 图 2 9 圆形挡料墙上人行通道 消防设施及进风口 2 42 4圆形料场堆取料机运行原理圆形料场堆取料机运行原理 2 4 12 4 1基本运行原理基本运行原理 2 4 1 1堆料作业 堆料机定点给物料至料场地面 形成一个圆锥形 物料堆 当物料堆达到一定高度 其顶面触及堆料机 端部的探头时 堆料机回转一定角度 紧靠料堆进行 斜坡堆料 堆积另一个料堆 按此方式 堆料机逐渐 堆积数个紧靠的料堆 直至料场充满 回转 360 或堆料机已回转到与取料机的安全距离极限位置 堆料作业可能出现以下情况 1 取料机的位置在堆料范围以外 取料机未 运行 则整个料场将堆满物料 或堆料机逐步向取料 机方向堆料 直至极限位置 2 取料机的位置在料场范围内 取料机未运 行 则料场不能堆满 堆料机逐步向取料机方向堆料 直至极限位置 3 取料机运行范围已设定 堆料机逐步向取 料机方向堆料 直至取料机运行范围边缘 并留有一 定的安全距离 2 4 1 2取料作业 预先设定取料回转范围 取料机将在设定的范围 内开始回转取料 在取料过程中 如果取料机上的高 位探头触及到物料 取料机的回转机构将停止运行或 反方向回转 即使这时取料机还未达到设定范围的边 界 此种情况出现在向料堆中部取料时发生 如果在取料过程中 取料机的两个低位探头仍然 接触物料 而高位探头未接触物料 取料机将继续回 转到物料堆的边缘 直到低位探头悬空 这时 取料 机可超过原设定范围 其回转机构的运行靠低位探头 是否悬空来控制 这种情况出现在向物料堆端部取料 时发生 6 取料机的回转运行还受其与料堆之间的距离限制 回转范围亦不能进入与堆料机的安全极限范围 这时 取料范围将由堆料机位置优先决定 由上述运行过程可见 设定的取料范围只是在取 料开始前对取料机回转有所限制 实际取料的范围是 受物料堆的形状和堆料机的位置决定的 当在物料堆 端部取料时 取料范围将随着物料堆高度的下降沿着 物料堆堆积角而逐渐增大 当在物料堆中部取料时 取料范围将随着物料堆高度的下降沿着物料堆堆积角 而逐渐减小 2 4 1 3堆 取料同时作业 堆料作业和取料作业可以在各自的设定范围内同 时进行 此时必须设定好各自的工作范围和安全距离 2 4 1 4料场作业极限 料场设计时允许在 360 范围堆满物料 但在实 际运行时 由于储量的动态变化 一般在料场内留出 人员以及推物料机进出的通道 在调试时 运行人员 可以对这种特定位置进行设定 堆料机和取料机将不 能在这些特定的位置范围内作业或停留 只有在需要 改变堆料或取料位置时 堆料机或取料机才能通过这 些区域 2 4 22 4 2运行模式运行模式 堆取料机的运行模式有三种 检修 人工操作 自动运行 2 4 2 1检修模式 在检修模式下 除各设备自身的一些保护装置外 设备之间的连锁均已解除 这种模式主要用于设备检 修或调试期间使用 2 4 2 2人工操作模式 在人工操作模式下 各设备均已加入连锁 这种 模式主要用于以下情况 1 将堆料机或取料机运行到工作位置 2 对料堆进行初步处理 为自动运行作准备 3 因某些条件限制不能采取自动运行时 2 4 2 3自动运行模式 运转前需要司机人工进行工作范围 工作时间 作业量的设定 尔后设备将按既定程序自动工作 不 需司机在机上监控 一旦采用自动运行模式 堆料机和取料机将自动 地进行回转堆料 取料作业 堆料机自动运行时 堆 料机将自动地沿圆周方向堆出一个个尖顶紧靠相连的 物料堆 直到料场充满或关闭自动运行模式 或堆料 达到回转极限位置 料场的极限位置或与取料机相关 的极限位置 在自动运行前 将选择堆料机的回转 方向 自动运行中堆料机将自动向一个方向回转堆料 3 3 圆形料场参数的确定圆形料场参数的确定 圆形料场的选择是由各企业的地理环境 企业规 模来决定的没有一个定式 下面我们给出的关系是经 过综合考虑的一种常规匹配 3 13 1料场直径 储量及挡墙高度匹配料场直径 储量及挡墙高度匹配 储量为 8 万吨以下 用 90 米圆形料场 挡墙高 度 15m 储量为 8 12 万吨 用 100 米圆形料场 挡墙高 度 17m 储量为 12 20 万吨 用 120 米圆形料场 挡墙 高度 22m 3 23 2圆形料场的储量计算圆形料场的储量计算 由于料场须留出出入设备的通道 整个料堆由一 段环形料堆和两个半圆锥料堆组成 如图 3 1 储量 计算分成两部分 图 3 1 料堆立体图 3 2 1环状料堆体积计算 a计算煤场截面积 S 图 3 2 图 3 2 料堆截面图 由于料堆截面为不规则的 可将其如图 3 2 分成 4 个部分 并分别计算截面积 S1 h3 R d 2 2 m2 S2 L d 2 h1 2 m2 S3 h3 h1 h2 L d 2 R 2 m2 7 S4 h2 h1 L d 2 R m2 b计算各截面重心处圆弧长 图 3 3 L1 360 R1 180 m L2 360 R21 180 m L3 360 R2 180 m L4 360 R2 180 m 图 3 3 料堆俯视图 c计算该弧段体积 V V1 S1 L1 m3 V2 S2 L2 m3 V3 S3 L3 m3 V4 S4 L4 m3 V V1 V2 V3 V4 d计算端部两个半圆锥体积 V 由于挡墙高度和地面坡度每个料场都不相同 根 据截面积可知该处体积应至少大于 2 3 的圆锥 保守 计算按 2 3 V R d 2 2 h3 3 2 3 m3 e总体积 V V V V m3 3 33 3设备出力设备出力 设备出力由输煤系统工艺要求决定 现有产品堆 料机出力范围为 250 6000t h 取料机出力范围 250 3000t h 3 43 4圆形料场堆